Bildkredit: Hubble
Universitetsforskare har grundat ett internationellt samarbete som försöker mäta med ny precision den mystiska kraften som får universum att flyga isär. Planer kräver projektet, namnet Dark Energy Survey, för att samla in data om cirka 300 miljoner galaxer som sträcker sig över två tredjedelar av universums historia.
Undersökningen kan börja göra observationer redan under hösten 2009. Även om DES förblir mer än fyra år bort kommer mer ambitiösa undersökningar att ta minst ett decennium för att ge resultat. ? Jag vill inte vänta så länge ,? sa Joshua Frieman, professor i astronomi & astrofysik och högskolan.
Enligt fysikens redovisningsmetoder utgör mörk energi 70 procent av universum. Mörk energi kan vara en manifestation av Albert Einsteins kosmologiska konstant, en kraft som verkar hela tiden och på alla platser i hela universum. Det kan också vara en uppdelning av Einsteins teori om tyngdkraft på stora skalor.
? Det kräver i huvudsak att tyngdkraften är avvisande ,? sa Wayne Hu, docent i astronomi och astrofysik. "Det är möjligt enligt våra standardtyngdsteorier, men det är inte förväntat." Oavsett vilken mörk energi det är, sade Frieman, "det är troligtvis har djupa konsekvenser för grundläggande fysik."
DES-samarbetet består av forskare vid Chicago, Fermi National Accelerator Laboratory, University of Illinois i Urbana-Champaign, Lawrence Berkeley National Laboratory och Cerro Tololo Inter-American Observatory, samt grupper från Storbritannien och Barcelona, Spanien. Finansieringen för projektet på 20 miljoner dollar kommer sannolikt främst från det amerikanska energidepartementet, europeiska finansieringsorgan, medlemsinstitutionerna och andra byråer och källor.
Frieman leder universitetets del av samarbetet. John Carlstrom, S. Chandrasekhar Distinguished Service Professor i astronomi och astrofysik och högskolan går med honom och Hu i samarbetet. Scott Dodelson, professor i astronomi & astrofysik och avdelningen för fysikaliska vetenskaper; Stephen Kent, docent i astronomi och astrofysik; Erin Sheldon, stipendiat vid Kavli Institute for Cosmological Physics; och Risa Wechsler, Hubble Fellow i Kavli Institute for Cosmological Physics. Frieman och Dodelson är också medlemmar i Fermilabs teoretiska astrofysikgrupp, som Dodelson leder, medan Kent är chef för Fermilabs experimentella astrofysikgrupp.
DES kommer att innebära installation av en 520-megapixelkamera på det befintliga fyra meter långa teleskopet vid Cerro Tololo Inter-American Observatory i Chile. ? Detta skulle vara större än någon befintlig optisk kamera i världen ,? Sa Frieman.
Några hundra megapixlar låter kanske inte så mycket, sa Frieman, "men de är inte samma pixlar som går till din handhållna. De har mycket högre känslighet. De är detektorer med hög precision och effektivitet. Vidare kommer kameran att göra det möjligt för forskarna att kartlägga himlen 10 gånger snabbare än de kunde vid ett befintligt amerikanskt observatorium.
? Kameran som nu är på teleskopet har bara för litet synfält. Det skulle ta oss många decennier att göra undersökningen ,? Sa Frieman.
Den nya kameran gör det möjligt för DES att använda fyra tekniker för att försöka skilja mellan de två breda förklaringarna för mörk energi - den kosmologiska konstanten eller en tyngdkraft.
? Den första metoden och den som verkligen driver undersökningsdesignen är att räkna kluster av galaxer ,? Sa Frieman. I detta arbete kommer det att fungera i takt med Carlströms South Pole Telescope, som planeras börja göra observationer i mars 2007.
SPT kommer att hjälpa till att avslöja om mörk energi har undertryckt bildandet av galaxkluster under universums historia. SPT, som ett radioteleskop, kommer att upptäcka galaxkluster när de snedvrider mikrovågsstrålningen som är kvar från big bang. Om teoretiker vet hur avlägsna och hur massiva galaxklyngarna är, kan de förutsäga hur många som ska finnas i närvaro av mörk energi. DES kommer att göra optiska mätningar för att uppskatta deras avstånd genom galaxernas färger och deras massa genom gravitationslinsering, snedvridning av ljus av en mellanliggande galaxklynge. ? Det är ett riktigt elegant test ,? Hu sa.
Den tredje tekniken använder gravitationslinser i kosmisk skala. Teoretiker kan förutsäga effekten av den mörka energin på storskalig fördelning av mörkämnet. Med sitt stora undersökningsområde kan DES mäta den lilla snedvridningen av bilderna av galaxer framkallade av fluktuationer i mörkämnesdensiteten.
Den fjärde metoden innebär samma teknik som ledde till 1998 upptäckten av mörk energi: mäta avståndet till en viss typ av exploderande stjärna för att rekonstruera universums expansionshistoria. Astronomer studerade dessa exploderande stjärnor och förväntade sig att universums expansion skulle ha avtagit när tiden gick. De upptäckte i stället en accelererad expansion.
? Dessa tekniker kompletterar varandra mycket bra ,? Sa Frieman. ? De lider av olika felkällor, så om de håller med, det ger dig förtroende för ditt resultat.?
Hu för sin del hoppas att testen kommer att avslöja viss skillnad mellan förutsägelser och verklighet. ? För mig skulle det vara det mest spännande.
Originalkälla: University of Chicago News Release
